[发明专利]全温度补偿型超声波热能表

摘要

本发明提供了一种全温度补偿型超声波热能表，该超声波热能表包括MCU、时间数字转换器TDC‑GP21、LCD段式液晶显示屏、上游换能器、下游换能器、进口温度传感器和出口温度传感器；所述的MCU通过SPI给时间数字转换器TDC‑GP21发送控制指令，并接收来自时间数字转换器TDC‑GP21输出的数据，同时还将得到的数据输出给LCD段式液晶显示屏进行显示；根据来自MCU的控制指令，并分别向上游换能器、下游换能器、进口温度传感器和出口温度传感器发送数据采集控制指令，同时对接收的数据进行处理，得到水流流速、进水温度值和出水温度值；本发明的热能表利用超声波可以保证10度至90度流量、热量的准确测量，此外采用智能低功耗芯片，能够延长了热能表的使用寿命。

主权项

一种全温度补偿型超声波热能表，其特征在于，该超声波热能表包括MCU、时间数字转换器TDC‑GP21、LCD段式液晶显示屏、上游换能器、下游换能器、进口温度传感器和出口温度传感器；所述的上游换能器和下游换能器分别设置在管道的上游和下游，两者均能够产生超声波，并将超声波信号输出给时间数字转换器TDC‑GP21，且两者还接收来自时间数字转换器TDC‑GP21输出的流速测量指令；所述的进口温度传感器和出口温度传感器分别设置在管道的进口和出口，分别采集管道进口和出口的温度，并输出给时间数字转换器TDC‑GP21，且两者还接收来自时间数字转换器TDC‑GP21输出的温度测量指令；所述的时间数字转换器TDC‑GP21接收来自上游换能器和下游换能器产生的超声波信号，并将超声波信号转化为脉冲信号，通过SPI输出给MCU；时间数字转换器TDC‑GP21接收来自进口温度传感器和出口温度传感器采集的温度值；所述的MCU通过SPI给时间数字转换器TDC‑GP21发送控制指令，并接收来自时间数字转换器TDC‑GP21输出的数据，同时还将得到的数据输出给LCD段式液晶显示屏进行显示；所述的LCD段式液晶显示屏接收MCU输出的数据，并与按键配合用于显示热量值、水流流速、进水温度、出水温度及错误显示；MCU通过时间数字转换器TDC‑GP21分别向上游换能器、下游换能器、进口温度传感器和出口温度传感器发送数据采集控制指令，并对接收的数据进行处理，得到水流流速、进水温度值和出水温度值；采用温度10度至90度的温度补偿算法，其具体方法步骤如下：步骤一、进行初始化；步骤二、设置流量测量次数为N次和每次测量组数为M，1≤N≤10，1≤M≤10；步骤三、进口温度传感器和出口温度传感器分别采集进口管路和出口管路的温度；步骤四、开始流量测量，每次测量均得到M组流量值；步骤五、判断是否达到流量测量次数，如果达到，则进入步骤六；如果没有达到，则返回步骤四，继续流量测量；步骤六、采用流量滤波算法对步骤四得到的每M组流量值去除最大值和最小值，得到M‑2组流量值，并对M‑2组流量值求平均值为每次测量的最终流量值，N次测量共得到N个最终流量值；步骤七：读取步骤三采集得到的温度值，判断温度处于哪个区间，温度区间如下：10‑20℃、20‑30℃、30‑40℃、70‑80℃、80‑90℃，每个温度区间对应流量的补偿系数如下：10‑20℃：大流量0.978，中间流量Ⅰ:0.969，中间流量Ⅱ:0.962，小流量：0.983；20‑30℃：大流量0.979，中间流量Ⅰ:0.978，中间流量Ⅱ:0.962，小流量：0.978；30‑40℃:大流量0.996，中间流量Ⅰ:0.982，中间流量Ⅱ:0.981，小流量：0.934；70‑80℃:大流量1.021，中间流量Ⅰ:1.027，中间流量Ⅱ:1.037，小流量：1.005；80‑90℃:大流量1.035，中间流量Ⅰ:1.037，中间流量Ⅱ:1.029，小流量：1.028；所述大流量为2500～5000L/h，中间流量Ⅰ为750～2500L/h，中间流量Ⅱ为250～750L/h，小流量为50～250L/h；步骤八、根据步骤七得到的温度值所处的不同温度区间，对步骤六得到的N个最终流量值进行流量补偿，将流量值乘以补偿系数得到所需的流量值；步骤九、结束。